DE1267009B - Hoechstdrehzahl-Geber - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α:

GOIp

G05c

Deutsche Kl.: 42 ο -12

Nummer: 1267 009

Aktenzeichen: P 29226IX b/42 ο

Anmeldetag: 19. April 1962

Auslegetag: 25. April 1968

Die Erfindung betrifft einen Höchstdrehzahl-Geber mit einer auf einem rotierenden Element exzentrisch angeordneten Masse, die entgegen einer Federspannung unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften bewegt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des rotierenden Elementes eine Grenzgeschwindigkeit erreicht und ein Drehventil für ein Fluidum betätigt, welches eine Steuerung der Kraftquelle für das rotierende Element und bzw. oder das Betätigen einer Warnanlage bewirkt.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Drehzahlregelung oder -überwachung, insbesondere für Dampf- oder Gasturbinen, wird der Durchfluß einer Druckflüssigkeit durch eine Düse in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Welle mit Hilfe einer in ihrer Achse angeordneten stabförmigen Biegungsfeder gesteuert. Diese Feder ist an ihrem einen Ende fest mit der Welle verbunden und überdeckt mit ihrem freien Ende in der Ruhelage die diesem gegenüberliegende Düsenöffnung. Neben dieser Stabfeder kann eine zweite, ebenfalls in der Wellenachse liegende und am entsprechenden Ende mit der ersten fest eingespannte Stabfeder angeordnet sein, wobei sich die freien Enden der beiden Stabfedern mit Vorspannung in radialer Richtung gegeneinanderlegen und mit exzentrischen Massen versehen sind. Hier ist die Grenzgeschwindigkeit zum Auslösen des Reglers von der Charakteristik der als Auslöseelement dienenden Feder abhängig. Die Feder schwingt bei Stoßbeanspruchungen leicht aus, weshalb die bekannte Vorrichtung gegen Stöße sehr anfällig ist (deutsche Patentschrift 946 589).

Bei einem bekannten Schnellauslöser für schnelllaufende Kraftmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen, ist ein entgegen einer Rückholfeder ausschlagender Auslösekörper in einer radialen Bohrung einer Maschinenwelle gelagert. Der Sitz des Auslösekörpers ist hierbei als Kugel ausgebildet, deren Mittelpunkt angenähert in der Drehachse der Maschinenwelle liegt. Der unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft bewegliche Auslösekörper des Reglers muß genau auf einen zum Wellenmittelpunkt bezogenen Wert eingestellt werden, um das Auslösen des Reglers bei einer gegebenen Grenzgeschwindigkeit zu bewirken. Dies erfordert die Einhaltung enger Herstellungstoleranzen und eine große Sorgfalt beim Zusammenbau, da die Größe der Zentrifugalkraft vom Abstand des Elementenschwerpunktes von der Drehachse abhängt. Diese Größe kann theoretisch sogar Null sein (deutsche Patentschrift 801 882).

Bei wieder einem anderen bekannten Höchstdrehzahl-Geber ist die Feder koaxial zum rotierenden Höchstdrehzahl-Geber

Anmelder:

The Parsons and Marine Engineering Turbine

Research and Development Association,

Pametrada Research Station,

Wallsend, Northumberland (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C-H. Huss, Patentanwalt,

8100 Garmisch-Partenkirchen, Rathausstr. 14

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 21. April 1961 (14 562)

Element angeordnet und stützt sich an ihrem von der Masse abgewandten Ende gegen ein Gehäuse ab, während sich ihr anderes Ende an einem mit dem rotierenden Element und der Masse umlaufenden Übertragungsglied abstützt, das an der Masse angreift. Die hierbei auftretende Gleitbewegung zwischen der Feder und dem Übertragungsglied führt infolge der Reibung unvermeidlich zur baldigen Zerstörung der Feder, weshalb dieser Höchstdrehzahl-Geber nicht betriebssicher ist. Außerdem ist auch er empfindlich gegen Stöße, die senkrecht zur Achse des rotierenden Elementes auftreten: Auch erfolgt bei der bekannten Vorrichtung die Verstellung der Auslösegeschwindigkeit durch Änderung der Vorspannung der Feder, was einerseits schwierig und andererseits wegen der vorerwähnten unzweckmäßigen Einspannung der Feder zwischen einem stillstehenden und einem rotierenden Teil sehr ungenau ist (USA.-Patentschrift 1565 100).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Höchstdrehzahl-Geber zu schaffen, bei welchem die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermieden sind, der also zwar eine koaxial zum rotierenden Element angeordnete Feder verwenden kann, die nicht dem Einfluß der Zentrifugalkräfte unterliegt, wobei aber keine merkliche Abnutzung der Feder auftritt, der einfach und genau einreguliert werden und gegebenenfalls gegen Stöße senkrecht zur Drehachse des rotierenden Elementes unempfindlich gemacht werden kann.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Masse um eine in an sich bekannter Weise zur Längs-

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achse des rotierenden Elementes rechtwinklige, aber die Achse des rotierenden Elementes nicht scheidenden Achse drehbar angeordnet und nur um einen geringen Wirikelbetrag um ihre Befestigungsachse gegen die Wirkung mindestens einer gemeinsam mit dem rotierenden Element und der Masse umlaufenden Feder schwenkbar ist.

Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand eines Beispiels näher beschrieben. Es stellt dar

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Geber nach der Erfindung, geschnitten längs der Linie X-X der Fig. 2,

Fig. 2 eine Endansicht des Gebers nach Fig. 1, teilweise längs der Linie Y-Y der F i g. 1 geschnitten,

F i g. 3 eine schematische Darstellung, um zu verdeutlichen, wie der erfindungsgemäße Geber gegen Stöße senkrecht zur Drehachse des rotierenden Elementes unempfindlich gemacht und leicht nachgestellt werden kann.

In der Zeichnung ist die Längsachse eines rotierenden Elementes 1 mit 2 bezeichnet. Dabei ist ein Exzenterglied 3 um eine Achse 4 drehbar innerhalb eines Käfigs oder Gehäuses 5 angeordnet, das von dem rotierenden Element 1 gebildet wird. Ein Drehzapfen 6 bildet einen Teil eines Drehventils und ist an eine Ölleitung 7 für die Verbindung mit einer Druckquelle angeschlossen, während der andere Teil des Drehventils durch eine an der Masse 3 befestigte Kreuzmufie8 gebildet wird. Das rotierende Element 1 ist mit einem Anschlag 9 für die Masse 3 ausgerüstet, und eine Schrauben-Druckfeder 10 wird mit ihrer Achse in der Längsachse des rotierenden Elementes 1 zwischen einem Zapfen 11 an dem rotierenden Element 1 und einem mit Schneide ausgerüsteten Teil 12 gestützt. Die Schneide ruht dabei in der Kreuzmuffe 8. 13 ist eine Ölleitung für die Schmierung der Schneide.

Eine Justierschraube 14 für die Auslösegeschwindigkeit ist in einem Querträger 15 der Masse 3 eingeschraubt.

In F i g. 3 ist die eigentliche Exzentermasse ohne Berücksichtigung der Masse m der Schraube 14 mit M bezeichnet. Damit der Geber stoßsicher in der Richtung rechtwinklig zur Längsachse, d. h. zur Drehachse des rotierenden Elementes ist, müssen zur Erfüllung der Gleichung Md = mD die Abstände d, D wie gezeigt sein und im rechten Winkel zur Längsachse 4 liegen. Die Einstellung der Kippgeschwindigkeit durch Betätigung der Schraube 14 längs ihrer eigenen Achse ändert den Rotationsradius der effektiven Exzentermasse, ohne die Gleichung Md — mD zu ändern.

Im Betrieb bleibt die Masse 3 in der in F i g. 1 dargestellten Stellung, bis eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit des drehenden Elementes 1 erreicht wird und die Masse 3 um die Achse 4 im Uhrzeigersinn (gemäß F i g. 1) gegen den Druck der Feder 10 rotiert, also das Drehventil 6, 8 öffnet, so daß Drucköl durch die Öffnungen 16 austreten kann und damit durch Druckabfall ein Relais betätigt. Der in der Zeichnung dargestellte und vorbeschriebene Höchstdrehzahl-Geber verwendet keine schlagenden oder auf Stoß beanspruchten Teile, und es sind keine Stifte, Muffen oder andere axial im Verhältnis zueinander sich bewegende Teile vorhanden. Die einzige merkliehe Bewegung von Metall auf Metall ist eine Drehung über einen kleinen Winkel eines verhältnismäßig großen und gut geschmierten Drehzapfens oder Stiftes. Aus diesem Grund kann ein Leistungsabfall infolge Fressens oder Korrosion nicht eintreten. Zweckmäßigerweise kann der erfindungsgemäße Höchstdrehzahl-Geber an einen an einer Turbinenwelle befestigten Wellenstumpf montiert werden und für die Festsetzung der Auslösegeschwindigkeit und für das Ausbalancieren entfernt werden. Falls geeignete Mittel zum Drehen des Gebers für Prüfzwecke zur Verfügung stehen, kann die ganze Einheit periodisch entfernt und hinsichtlich des einwandfreien Betriebes untersucht werden. Der beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Höchstdrehzahl-Geber ist zur Verwendung mit einem Drucköl-Schmiersystem einer Art, das mit einem plötzlichen Druckabfall von einem System, mit dem der Vorrat verbunden ist, arbeitet, vorgesehen. Derartige Relais sind wohlbekannt und nicht gezeigt oder näher beschrieben.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Höchstdrehzahl-Geber mit einer auf einem rotierenden Element exzentrisch angeordneten Masse, die entgegen einer Federspannung unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften bewegt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des rotierenden Elementes eine Grenzgeschwindigkeit erreicht und ein Drehventil für ein Fluidum betätigt, welches eine Steuerung der Kraftquelle für das rotierende Element und bzw. oder das Betätigen einer Warnanlage bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse um eine in an sich bekannter Weise zur Längsachse des rotierenden Elementes (1) rechtwinklige, aber die Achse des rotierenden Elementes nicht schneidende Achse (4) drehbar angeordnet und nur um einen geringen Winkelbetrag um ihre Befestigungsachse gegen die Wirkung mindestens einer gemeinsam mit dem rotierenden Element (1) und der Masse umlaufenden Feder (10) schwenkbar ist.

2. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Element eine Turbinenwelle ist.

3. Geber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse in einer bestimmten Richtung rechtwinklig zur Längsachse statisch ausgewuchtet und damit in dieser Richtung stoßsicher ist.

4. Geber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der zulässigen Drehzahl über ein die Bewegung der Masse des Reglers beeinflussendes Einstellmittel veränderbar ist.

5. Geber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellmittel für die Änderung des Rotationsradius oder der Größe der Masse, welche beim Überwiegen der Zentrifugalkräfte abhebt, eine Schraube (14) ist.

6. Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehventil (6, 8) ein Relais betätigt, das auf einen plötzlichen Druckabfall eines Organs anspricht, dessen Zufluß eingeschränkt wird.

7. Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfluidum Schmieröl ist.

8. Geber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Büchse (8) des Drehventils mit einem An-

satz versehen ist, gegen den sich die Schneide eines federbelasteten Zapfens (12) anlegt, der in der Achse (2) des rotierenden Elementes (1) liegt.

9. Geber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Drehventil aufnehmende Masse (3) in einem von dem rotierenden Element gebildeten Gehäuse oder Käfig (5) aufgenommen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 801882, 946589; USA.-Patentschrift Nr. 1565 100.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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